Nouvelle technologie basée sur les ondes pour des émotions plus naturelles chez les androïdes

Pour ceux qui ont interagi avec un androïde qui ressemble incroyablement à un humain, beaucoup rapportent que quelque chose “ne va pas”. Ce phénomène va au-delà de l’apparence – il est profondément enraciné dans la façon dont les robots expriment les émotions et maintiennent des états émotionnels cohérents. Ou en d’autres termes, leur manque de capacités humaines.

Alors que les androïdes modernes peuvent reproduire avec maîtrise des expressions faciales individuelles, le défi réside dans la création de transitions naturelles et le maintien de la cohérence émotionnelle. Les systèmes traditionnels s’appuient lourdement sur des expressions préenregistrées, similaires à feuilleter les pages d’un livre plutôt que de passer naturellement d’une émotion à l’autre. Cette approche rigide crée souvent une déconnexion entre ce que nous voyons et ce que nous percevons comme une expression émotionnelle authentique.

Les limites deviennent particulièrement évidentes lors d’interactions prolongées. Un androïde peut sourire parfaitement à un moment donné, mais avoir du mal à passer naturellement à l’expression suivante, créant une expérience dérangeante qui nous rappelle que nous interagissons avec une machine plutôt qu’avec un être doté d’émotions authentiques.

Une solution basée sur les ondes

C’est là que vient une nouvelle et importante recherche de l’Université d’Osaka. Les scientifiques ont développé une approche innovante qui réimagine fondamentalement la façon dont les androïdes expriment les émotions. Plutôt que de traiter les expressions faciales comme des actions isolées, cette nouvelle technologie les considère comme des ondes de mouvement interconnectées qui s’écoulent naturellement sur le visage de l’androïde.

Comme de multiples instruments se combinent pour créer une symphonie, ce système combine divers mouvements faciaux – des modèles de respiration subtils aux clignements des yeux – en un tout harmonieux. Chaque mouvement est représenté comme une onde qui peut être modulée et combinée avec d’autres en temps réel.

Ce qui rend cette approche innovante, c’est sa nature dynamique. Au lieu de s’appuyer sur des séquences préenregistrées, le système génère des expressions de manière organique en superposant ces différentes ondes de mouvement. Cela crée une apparence plus fluide et naturelle, éliminant les transitions robotiques qui souvent brisent l’illusion d’une expression émotionnelle naturelle.

L’innovation technique réside dans ce que les chercheurs appellent la “modulation de la forme d’onde”. Cela permet à l’état interne de l’androïde d’influencer directement la façon dont ces ondes d’expression se manifestent, créant un lien plus authentique entre l’état émotionnel programmé du robot et son expression physique.

Image Credit: Hisashi Ishihara

Intelligence émotionnelle en temps réel

Imaginez essayer de faire exprimer à un robot qu’il se sent somnolent. Ce n’est pas seulement une question de paupières tombantes – c’est également coordonner de multiples mouvements subtils que les humains reconnaissent inconsciemment comme des signes de somnolence. Ce nouveau système aborde ce défi complexe à travers une approche ingénieuse de coordination des mouvements.

Capacités d’expression dynamiques

La technologie orchestre neuf types fondamentaux de mouvements coordonnés que nous associons généralement à différents états d’excitation: respiration, clignements des yeux spontanés, mouvements oculaires erratiques, hochements de tête, secouements de tête, réflexion de succion, nystagmus pendulaire (mouvements oculaires rythmiques), balancement latéral de la tête et bâillements.

Chacun de ces mouvements est contrôlé par ce que les chercheurs appellent une “onde décroissante” – un motif mathématique qui détermine la façon dont le mouvement se déroule dans le temps. Ces ondes ne sont pas aléatoires ; elles sont soigneusement réglées à l’aide de cinq paramètres clés:

• Amplitude: contrôle l’ampleur du mouvement
• Rapport d’amortissement: affecte la rapidité avec laquelle le mouvement se stabilise
• Longueur d’onde: détermine le moment du mouvement
• Centre d’oscillation: définit la position neutre du mouvement
• Période de réactivation: contrôle la fréquence de répétition du mouvement

Réflexion de l’état interne

Ce qui distingue ce système, c’est la façon dont il relie ces mouvements à l’état d’excitation interne de l’androïde. Lorsque le système indique un état d’excitation élevé (excitation), certains paramètres d’onde s’ajustent automatiquement – par exemple, les mouvements respiratoires deviennent plus fréquents et prononcés. Dans un état d’excitation faible (somnolence), on peut observer des bâillements plus lents et plus prononcés et des hochements de tête occasionnels.

Le système réalise cela à travers ce que les chercheurs appellent des modules de “gestion temporelle” et de “gestion posturale”. Le module temporel contrôle le moment où les mouvements se produisent, tandis que le module postural assure que tous les composants faciaux travaillent ensemble de manière naturelle.

Hisashi Ishihara est l’auteur principal de cette recherche et professeur agrégé au Département de génie mécanique, École des sciences de l’ingénieur, Université d’Osaka.

“Plutôt que de créer des mouvements superficiels,” explique Ishihara, “le développement ultérieur d’un système dans lequel les émotions internes sont reflétées dans chaque détail des actions d’un androïde pourrait conduire à la création d’androïdes perçus comme ayant un cœur.”

Expression de somnolence sur un androïde enfant (Image Credit: Hisashi Ishihara)

Amélioration des transitions

Contrairement aux systèmes traditionnels qui basculent entre des expressions préenregistrées, cette approche crée des transitions fluides en ajustant continuellement ces paramètres d’onde. Les mouvements sont coordonnés à travers un réseau sophistiqué qui assure que les actions faciales travaillent ensemble de manière naturelle – tout comme les mouvements faciaux d’un humain sont coordonnés inconsciemment.

L’équipe de recherche a démontré cela à travers des conditions expérimentales montrant comment le système pouvait efficacement transmettre différents niveaux d’excitation tout en maintenant des expressions naturelles.

Implications futures

Le développement de ce système d’expression émotionnelle basé sur les ondes ouvre des possibilités fascinantes pour l’interaction humain-robot, et pourrait être associé à des technologies comme l’IA incarnée à l’avenir. Alors que les androïdes actuels créent souvent un sentiment de malaise lors d’interactions prolongées, cette technologie pourrait aider à combler le fossé de l’incertitude – cet espace inconfortable où les robots semblent presque, mais pas tout à fait, humains.

La percée clé réside dans la création d’une présence émotionnelle authentique. En générant des expressions fluides et appropriées au contexte qui correspondent aux états internes, les androïdes pourraient devenir plus efficaces dans les rôles nécessitant de l’intelligence émotionnelle et une connexion humaine.

Koichi Osuka a servi d’auteur principal et est professeur au Département de génie mécanique de l’Université d’Osaka.

Comme l’explique Osuka, cette technologie “pourrait grandement enrichir la communication émotionnelle entre les humains et les robots.” Imaginez des compagnons de soins qui peuvent exprimer une préoccupation appropriée, des robots éducatifs qui montrent de l’enthousiasme, ou des robots de service qui transmettent une attention réelle.

La recherche démontre des résultats particulièrement prometteurs dans l’expression de différents niveaux d’excitation – de l’excitation à haute énergie à la somnolence à faible énergie. Cette capacité pourrait être cruciale dans les scénarios où les robots ont besoin de:

• Transmettre les niveaux d’alerte pendant les interactions à long terme
• Exprimer des niveaux d’énergie appropriés dans les contextes thérapeutiques
• Faire correspondre leur état émotionnel au contexte social
• Maintenir la cohérence émotionnelle pendant les conversations prolongées

La capacité du système à générer des transitions naturelles entre les états le rend particulièrement précieux pour les applications nécessitant une interaction humain-robot prolongée.

En traitant l’expression émotionnelle comme un phénomène fluide et basé sur les ondes plutôt que comme une série d’états préprogrammés, la technologie ouvre de nombreuses nouvelles possibilités pour la création de robots capables de s’engager avec les humains de manière émotionnellement significative. L’équipe de recherche se concentrera sur l’expansion de la gamme émotionnelle du système et sur l’affinement de sa capacité à transmettre des états émotionnels subtils, influençant ainsi la façon dont nous pensons et interagissons avec les androïdes dans notre vie quotidienne.